O pó de nanotubos de carbono, como um dos materiais estruturais mais fortes em teoria, pode atingir propriedades mecânicas de centenas de GPa e TPa por fio. No entanto, a obtenção de um desempenho tão excepcional em materiais macroscópicos sempre enfrenta o "paradoxo da escala": a resistência das fibras de nanotubos de carbono macroscópicos ou de seus componentes estruturais é muito inferior ao valor teórico de um CNT único , porque os nanotubos que compõem essas estruturas geralmente apresentam comprimento insuficiente, arranjo irregular e defeitos estruturais, e o método de conexão frequentemente depende de forças de cisalhamento fracas. Embora diversas estratégias tenham sido tentadas para aprimorar as conexões por meio de reparo por ligação covalente ou soldagem por feixe de energia, todas elas enfrentam gargalos, como danos estruturais, altos custos ou operações complexas de difícil engenharia. Recentemente, a equipe do Professor Wei Fei, da Universidade de Tsinghua, propôs e verificou experimentalmente um método de soldagem de Van der Waals baseado em nanopartículas de TiO₂, que alcançou, pela primeira vez, soldagem macroscópica de CNT quase não destrutiva à pressão normal e à temperatura ambiente. A resistência da junta está próxima do limite teórico de um único CNT, marcando outro avanço fundamental na "transição do experimental para a engenharia" de nanomateriais de carbono.

Esta tecnologia baseia-se no processo de Automontagem por Deposição Química Rápida de Vapor (FCVDS), que permite depositar com precisão partículas nanométricas de TiO₂ na área sobreposta de feixes de CNT em apenas alguns segundos, servindo como um "material de brasagem nano". Ao contrário da soldagem tradicional, que depende de difusão atômica ou reconstrução covalente em alta temperatura, este método baseia-se exclusivamente nas forças de van der Waals e no atrito da interface para obter a conexão, evitando assim danos à estrutura da parede do tubo causados pela irradiação de feixes de alta energia ou pela geração de estados excitados. Mais importante ainda, ao projetar parâmetros de deposição e distribuição de tamanho de partículas de forma razoável, uma soldagem eficaz pode ser alcançada com apenas cerca de 1% em peso de "material de brasagem", maximizando a preservação da vantagem original de baixa densidade do CNT. Este método de soldagem leve oferece um caminho prático e viável para a implementação em engenharia de nanotubos de carbono em áreas como aeroespacial, militar e materiais estruturais flexíveis, que são extremamente sensíveis à resistência comparativa no futuro.

Este estudo não apenas propõe uma nova tecnologia de soldagem de nanotubos de carbono (CNT) que combina preservação de resistência, integridade estrutural, controle de peso e viabilidade operacional, mas também demonstra de forma abrangente a estratégia, desde mecanismos mecânicos e modelos de parâmetros até experimentos de engenharia. Ao mesmo tempo em que alcança a amplificação não destrutiva das propriedades mecânicas de nanotubos de carbono, fornece suporte técnico fundamental para aplicações como materiais de fibra de alta resistência, dispositivos flexíveis e componentes estruturais extremos. No futuro, se este método puder ser associado à tecnologia de preparação macroscópica de nanotubos de carbono (CNT) CVD de nível industrial, espera-se que promova a transição de materiais nanoestruturados de carbono de alta resistência do laboratório para o setor industrial, potencializando o salto de desempenho da próxima geração de materiais compósitos aeroespaciais, de defesa e dispositivos estruturais flexíveis.

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